Távközlő hálózatok és szolgáltatások Mobiltelefon-hálózatok Csopaki Gyula Németh Krisztián BME TMIT 2013. nov. 11.
A tárgy felépítése 1. Bevezetés 2. IP hálózatok elérése távközlő és kábel-tv hálózatokon 3. VoIP, beszédkódolók 4. Kapcsolástechnika 5. Mobiltelefon-hálózatok (Csopaki Gyula) 6. Forgalmi követelmények, hálózatméretezés 7. Jelzésátvitel 8. Gerinchálózati technikák (Cinkler Tibor) 2
Mobil távközlő hálózatok Mobiltelefon-hálózatok áttekintése Első generációs mobiltelefon-hálózatok GSM (2G) UMTS (3G) Műholdas mobil információközlő hálózatok Mobil, zárt célú hálózatok 3
HSPA HSPA (High-Speed Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt hozzáférés) UMTS továbbfejlesztése nagyobb adatsebességek felé 2 protokoll közös neve: HSDPA (High Speed Downlink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt letöltési hozzáférés) akár 14 Mb/s HSUPA (High Speed Uplink Packet Access, nagy sebességű csomagkapcsolt feltöltési hozzáférés) akár 5,76 Mb/s Az UMTS része, annak részben továbbfejlesztése 3,5G néven is emlegetik Nem minden 3G képes mobil végberendezés tudja 4
HSPA Ma Magyarországon nagy területen elérhető: letöltés max. 14 Mb/s feltöltés max. kb 2 Mb/s 14 Mb/s csak kevés helyen (a végberendezésnek is tudnia kell) amúgy 7,2 Mb/s vagy alacsonyabb (3,6) a max. sebesség a gyakorlatban tipikus a max. 1-6 Mb/s letöltési sebesség mindez nem túl drágán, ráadásul mobil ajánlott olvasmány: http://index.hu/tech/3gtura3/ érdekes fejlemények http://index.hu/tech/cellanaplo/2011/02/25/halozati_hiba_miatt_ervenytelen_a_3g_tura/ 5
HSPA A következő lépés: HSPA+ elvi max 42 Mb/s le, 22 Mb/s fel Ezt követi majd az LTE (Long Term Evolution) Telenor ( Hipernet becenéven), T-Mobile: HSPA+ (21 MB/s le) lefedettség a cél mindenhol, ahol 3G van A hálózatfejlesztések idén nyáron indultak T-Mobile pl. 2013-ra igéri befejezni http://www.hwsw.hu/hirek/46906/telenor-3g-hspa-hipernet-internet-mobilnet-zte-modem-samsung.html Vodafone: jelenleg Budapest egy részén, bővítik ők is (első körben 14 Mb/s, az ország sok részén) http://www.hwsw.hu/hirek/46635/magyar-telekom-ericsson-t-mobile-mobil-mobiltelefon-3g-2g-edge-halozat-hspa.html Érdekes cikk a hálózatfejlesztésekről: http://www.hwsw.hu/hirek/46827/t-mobile-vodafone-ericsson-huawei-mobiltelefon-halozat-hspa-3g-lte.html 6
Lefedettség: T-Mobile, GSM 7
Lefedettség: T-Mobile, UMTS/HSPA 8
Lefedettség: T-Mobile, LTE 9
Lefedettség: Telenor 10
Lefedettség: Vodafone, GPRS/EDGE, 2013 11
Lefedettség: Vodafone, UMTS, 2013 12
Lefedettség: Vodafone, UMTS/HSPA, 2013 13
A közeljövő: teljesen IP alapú UMTS gerinch. Jelenlegi UMTS gerinc: ATM Jövő: All IP core network: HSS Internet UE Node B SGSN GGSN IMS Teljesen IP alapú mobil h. GGSN PSTN/ISDN/ Nem teljesen IP alapú mobil h. HSS: Home Subscriber Server (honos előfizetői szerver): HLR, VLR, stb. együtt IMS: IP Multimedia Subsystem (IP multimédia alrendszer) alkalmazásszerverek pl. MMS, video on demand, konferenciabeszélgetés, stb. átjáró más hálózatok felé adatformátum konverziók jelzések konverziója 14
LTE A következő lépés: LTE (Long Term Evolution, hosszú távú fejlődés ) 4G Friss szabvány Letöltés akár 100 Mb/s, feltöltés akár 50 Mb/s (szabvány szerinti max: 326/86 Mb/s, 20 MHz-es tartományt használva) Késleltetés 5 ms alatt Teljesen átdolgozott rádiós hálózati rész OFDM moduláció, több antenna egy eszközben (MIMO) Teljesen IP alapú gerinchálózat kicsit más építőelemekből, mint az előző dián Nyilvános szolgáltatás 2010-től több szolgáltatónál hazánkban még valószínű pár évet várni kell rá 15
Mobil távközlő hálózatok Mobiltelefon-hálózatok áttekintése Első generációs mobiltelefon-hálózatok GSM (2G) UMTS (3G) Műholdas mobil információközlő hálózatok Mobil, zárt célú hálózatok 16
Műholdas mobil információközlő hálózatok Bázisállomás a műholdon Előny: nagy földfelszíni lefedettség Hátrány: drága nagyobb késleltetés nagyobb teljesítmény 17
Műholdas mobil inf.közlő hálózatok Hálózattípusok: SzgH és TH is Hálózatrészek Gerinchálózat rögzített állomások, nagy sebesség Hozzáférési hálózat mozgó állomások, kisebb sebesség ezt nézzük most 18
Műholdpályák Pálya alakja: kör ellipszis (egyik gyújtópontban a Föld) Pályamagasság elvileg bármi azonban: légkörön kívül kell: az fékezne nem hirtelen ér véget, nehéz meghatározni a tetejét (pedig ez jogilag is érdekes lehet) kb 100-1000 km van Allen sugárzási övek elektromosan töltött részecskékből belső: 3200 km körül (proton) külső: 15.000-19.000 km körül (elektron) túl nagy magasság felesleges 19
Műholdpályák 3 főbb műholdmagasság: LEO: Low Earth Orbit, alacsony magasságú pálya 400-1500 km (a Földfelszínhez képest) MEO: Medium Earth Orbit, közepes magasságú pálya 5000-13.000 km GEO: Geostationary Earth Orbit, geostacionárius pálya egyenlítő felett, csak egy ilyen pálya! a műhold szögsebessége egyezik a Föld forgási sebességével: mindig az egyenlítő ugyanazon pontja felett látszik 35.785 km (kb.= 36.000 km) 20
A geostancionárius műholdpálya (kiegészítés) G ma (Newton II. törvénye) a a cp 2 v r mm G 2 r (centripetális gyorsulás egyenletes körmozgásnál) (gravitációs erő) x r M R G m v r (sebesség, szögsebesség) x r R (x: Föld feletti magasság, R: Föld sugara) M x 3 R 2 M 5,9710 24 kg, 6,6710 11 Nm kg 2 2, 2 / 24 óra 7,2710 5 1/ s, R 6378 km x 35800 km 21
Műholdpályák Magasabb pályák előnyei: kevesebb műhold elég Magasabb pályák hátrányai: nagyobb késleltetés nagyobb csillapítás, nagyobb teljesítmény kell GEO ezeken felül: nem kell antenna követés nincs műholdváltás de: sarkok nem fedhetőek le 22
Inmarsat International Maritime Satellite Telecommunication, nemzetközi tengerészeti műholdas rendszer 1979 óta később szárazföldi is 4 db GEO műhold, globális lefedés Különféle végberendezések, de általában nem kézben hordozhatóak Beszédátvitel Adatátvitel: max. 492 kb/s 23
Iridium Kézi készülékek, elsősorban beszédátvitelre Adatátvitel: 2,4 kb/s 66 db műhold eredetileg: 77 -- irídium, 66: diszprózium globális lefedettség 780 km: LEO 2000. március (másfél év után): csőd földi hálózatok túl gyorsan fejlődtek, rossz marketing egy év után, Pentagon segítségével újra üzemben Rádiócsillagászatot zavarja OH molekulák emissziós frekvenciája melletti fr. 24
Kézi készülékek, elsősorban beszédátvitelre Adatátvitel: 9,6 kb/s 48 műhold 1414 km -- LEO A kézi készülékek ha lehet, földi rendszert (pl. GSM) használnak ha nem, akkor a műholdast Nincs műhold-műhold kapcsolat: Globalstar Iridium Jelenleg gyengélkedik a műholdak egy része, újat várhatóan 2009. második felében lőnek fel (?) 25
Thuraya 2001- GSM/műholdás átkapcsolás Kézi készülékek, elsősorban beszédátvitelre Adatátvitel: 9,6 kb/s, max 144 kbps -- csomagkapcsolt 1 db GEO műhold!!! központ: Egyesült Arab Emirátusok 99 országot fed le 26
Mobil távközlő hálózatok Mobiltelefon-hálózatok áttekintése Első generációs mobiltelefon-hálózatok GSM (2G) UMTS (3G) Műholdas mobil információközlő hálózatok Mobil, zárt célú hálózatok 27
Mobil, zárt célú hálózatok Készenléti szolgálatok részére: tűzoltók, rendőrség, mentők, katasztrófavédelem, stb. (Részben professzionális polgári alkalmazások, pl. szállítmányozás) Megnövelt igények a GSM-mel szemben: kisebb hívásblokkolás hívásprioritások (fontos hívások megszakíthatják a kevésbé fontosakat) diszpécserszolgáltatás csoporthívás (automatikus fogadás és kihangosítás) nagy megbízhatóság nagy adatbiztonság 28
Mobil, zárt célú hálózatok Hazánkban is alkalmazott megoldás: TETRA (Terrestrial Enchanced Trunked Radio, földfelszíni emelt szintű trönkölt rádió): A Motorola és a Nokia megoldása. Ez bizonyult a legjobbnak. 380-400 MHz 2005. okt. 17. Az Egységes Digitális Rádiótávközlő Rendszer (EDR) tendert megnyeri a T-Com/T-Mobile (+EADS Secure Networks, Nokia Tetra jogutódja) 2006. december: működő országos hálózat 29